Vergeblichkeiten
Der Landeswettbewerb in Jugend forscht fiel etwas gegenüber den Vorjahren zurück. Man sah kaum eine technische Lösung, und die, die wir anboten, fanden keine ausreichende Beachtung. In der Technik reichte die Kopf- und Fußmaus zu einem dritten Platz und der Weinsensor, den Herr Sawal betreut hatte, qualifizierte sich zum Bundeswettbewerb in der Richtung „Interdisziplinär“.
Jetzt beginnt schon wieder die Suche nach neuen Projekten, und da kam ich wieder mal auf die Excelphysik zurück. Man kann da Lösungen errechnen, wenn man nur ganz einfache Vorstellungen eingehen lässt. Man findet ja heute oft Darstellungen, bei denen die Grundgedanken untergehen. So kann man in der Atmosphäre ein Volumenelement betrachten, sagen wir, einen Würfel, der schweben soll, also im Grunde unbeweglich sein. Auf dessen untere Fläche wirkt ja, neben dem Luftdruck von unten, von oben noch die Gewichtskraft der vom Würfel eingeschlossenen Luft. Schon aus dieser einfachen Tatsache kann man schließen, dass der Luftdruck nach oben abnehmen muss. Das ist noch nichts Besonderes und ist zum Beispiel auch unter Wasser so, aber bei Luft gibt es den zusätzlichen Effekt, dass sie ein immer größeres Volumen einnimmt, wenn der Druck sinkt. Deshalb verhält sich die Atmosphäre nicht wie ein Ozean, der eine klare Oberfläche hat, sondern weil das Volumen im gleichen Maße zunimmt, wie der Druck abnimmt, dehnt sich die Atmosphäre viel weiter als nur 8 km aus, was der rechnerische Wert wäre, wenn das Ozeanmodell zutreffen würde und der Mount Everest Gipfel schon im Vakuum stünde.
Solche einfachen Überlegungen kann man in ein Excel Modell einfließen lassen. Da kommt, trotz ziemlich länglicher Tabellen, also die Physik wieder richtig zum Vorschein, was meint, die einfachsten Überlegungen. Wenn es gelingen sollte, die Schüler, die es gewohnt sind, mit Computerprogrammen umzugehen, dafür zu begeistern, findet das Problem vielleicht auch noch eine Lösung, wenn man das Temperaturprofil berücksichtigt und dass die Gravitation in größeren Höhen nachlässt.
Christian Rempel in Zeuthen, den 9.4.2017